被粘材料的表面處理方法一般可分為機械物理方法和化學方法兩大類,常用的砂紙打磨、噴砂、機械加工等屬于前一類,而酸堿腐蝕,溶劑、洗滌劑等處理屬于后一類。這些方法可以單獨使用,但經常是聯合使用以達到更好的效果。選用處理方法時應考慮許多因素的影響,通常考慮如下幾個方面:
(1)表面油污的種類,如動物油、植物油、礦物油、潤滑劑、臟土、流體、無機鹽、水分、汗跡等。
(2)油污的物理特性,如污染層的厚度、緊密或松散程度。
(3)被粘材料的種類,如鋼鐵零部件怕不怕堿液,而處理黃銅、鋁材時應考慮選用對金屬腐蝕性較小的弱堿或中性溶液,又如鑄鐵類的零件組織較疏松,抽污滲透到這些疏松的組織當中,很難清洗掉,如條件允許最好先用火焰灼燒,然后再清洗。
(4)清潔劑的能力和設備情況。
(5)危險性與價格等等。
了解上述幾個方面的情況后有利于選擇合理的處理方法,例如,動植物油可用強堿溶液去除;礦物油則用洗滌劑較合適;而有機溶劑對動植物油、礦物油都是有效的,下面分別介紹幾種表面處理方法。
1.溶劑、堿液和超聲波脫脂法
(1)溶劑脫脂法
大家知道,有機溶劑對于除去表面上的油污是很有效的。但是.作為清潔被粘表面用的有機溶劑應具有如下性能:溶解污物的能力強、比熱低、不燃、無毒、穩定、對金屬呈惰性、拂點較低等。顯然,沒有一種商品溶劑能全部滿足上述要求。碳氫化物(如丙酮、甲乙酮、汽油、甲苯等)雖然都是優良的溶劑,但是易燃,一般在常溫下使用,氯化烷烴(如四氯化碳、三氯乙烯等)的溶解性能良好。可燃性小,但毒性又較大。盡管如此,這類溶劑還是廣泛使用。溶劑脫脂時常用擦洗法,就是用脫脂棉浸蘸溶劑后直接擦洗被粘材料表面。使用時切勿將擦過的棉花與溶劑瓶口直接接觸,以防棉花上溶解的油污轉移到瓶子里去。另一種與攘洗法相似的是浸泡法。即將被粘材料浸泡在溶劑中擦洗。但是,溶解在溶劑中的油污又要使表面受到一定程度的污染。
(2)堿液脫脂法
用堿液脫脂是一種價廉有效的方法,目前在工業上廣泛使用,值得注意的是此法對礦物油的效果很差。作為堿性清潔劑,應具備如下條件:
(a)有較強的堿性和溶解能力;
(a)X十污物的分散能力好;
(a)對液體的乳化能力好;
(a)表面張力低,浸潤性良好;
(a)漂洗方便;
(a)穩定,無毒.無污染,價廉。
通常一種物質是難以滿足上述要求的。因此,堿性清洗劑大多有幾個組分。比如,清洗碳鋼時可由30%一55%偏磷酸鈉、10%一50%氫氧化鈉、10%一60%碳酸鈉和2%一5%潤濕劑(如十二烷基硫酸鈉)等組成。也可用30%一85%的堿性硅酸鹽進行脫脂處理,對于較活性金屬(如鋁)則用中等強度的堿性清潔劑,如碳酸鈉、偏磷酸鹽和硅酸鹽等處理。
(3)超聲波脫脂法
通常的表面處理方法很難將雜質從復雜結構部件的細縫、低坑等死角處清理出來,因為液體在那里的流速實際上等于零,但是超聲波對解決這個問題很有幫助。超聲渡的原理是由高頻發生器與換能器將電磁振動能轉變為機械振動能,當清洗時超聲波傳給清洗劑,清洗劑以同樣的頻率進行高頻振動,于是在被清洗物的表面產生很大的機械沖刷力將雜質油污撕掉或沖擊出來,因此,使清洗速度和效率大大加快,同時清洗效果也是很理想。但是,這種方法比較適用于小型的復雜部件。用超聲波脫脂時,可以依次使用不同溶劑,這主要與被清洗的污物種類有關。比較典型的處理次序為:清潔劑溶液一水—醇—烘干,然后再經三氯乙烯一醇一烘干。
2.機械加工、打磨和噴砂
物理機械方法是工業上常用的表面處理方法之一。機械處理可以去除表面上的污染物并得到一定的表面粗糙度。用砂紙、鋼絲刷等手工方法打磨表面時.雖然很簡便,但在實際操作時粘接強度值分散性較大,即操作的均勻性較差,因此常在要求不嚴的地方使用。在機械處理方法中,噴砂法是工業上比較廣泛使用的一種快速方便的方法。此法對于清除表面上的銹斑、鱗片、脫膜劑等污物是很有效的。一般都是將被粘表面先脫脂再噴砂,這樣可以避免油擂轉移,當然,噴砂也能進一步除去微量的油污。噴砂方法又分為干法和濕法兩種。通常用化學方法難以處理的合金以及在表面上有較多鱗片和氯化物時,用干法噴砂更有效。噴砂后殘留在表面七的細粉磨料砂粒應該用干凈的壓縮空氣或氮氣吹凈。濕法噴砂就是將磨料、液體和空氣混合在一起使用。其主要優點是能控制和減少粉塵飛物。因此,對于不怕水的被粘材料表面的處理是很適用的。最后用噴淋的方法除去噴砂表面上的殘留物。
3化學腐蝕法
不少被粘材料經過上述方法處理后還要放在堿液、酸液以及其他活性溶液中進行化學腐蝕處理,這時不僅進一步地除去表面上的殘留油污,而且更重要的是使表面活化或鈍化。在某些金屬表面上還能生成具有鼯好結合強度的表面氧化皮。這對提高粘接強度是很有用的。
4.涂底膠法
在已經處理好的表面上,有時先涂一層很薄的底膠,以改進牯接性能,涂底膠可以起到如下功用:
(1)保護作用,使金屬表面保持清潔,防止受腐蝕或污染,延長處理好表面的存放時間;
(2)改善粘接性能,例如彈性底膠與環氧膠配合,環氧膠很脆,剝離強度很低,在金屬表面上涂丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠或聚乙烯醇縮丁醇膠之后可以使性能得到改善;—3作腐蝕抑制,其用法類似涂料中的防腐底漆.
5放電處理
在真空或惰性氣體環境中,進行放電,使表面氧化或交聯,產生極性表面。根據使用的裝置和放電條件,放電處理有電暈接觸、電弧、輝光、等離子等方法,特別適合于聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等難粘材料的表面處理。
(三)表面處理后的有效期
表面處理后未涂底膠的被粘物最好馬上粘接,不要放置過久。一般把金屬材料表面處理后至粘接前允許存放的時間稱為表面處理后的有效期,實驗發現酸蝕法和陽極化處理的鋁表面在室溫下存放5—10d后再粘接,剪切強度基本不變化。但用砂紙打磨鋁表面時,周圍的環境條件對有效期有很大的影響。比如,在車問里濕度高達∞%~85%,而實驗室里只有50%一55%。通過進一步的實驗發現,在50%的濕度下將鋁板砂紙打磨處理好再放到92%的高濕環境下暴露后.剪切強度下降了40%。這說明用機械方法處理的鋁板在潮濕空氣中不能久放。其原因可能與表面層氧化膜很快吸附了一層潮氣,并生成一層結構很松強度很低的水合氧化物有關。因此,用機械方法處理的鋁材應存放在干燥環境中或者盡快使用。